CN205036987U - 一种应用于海洋钻井平台消防系统以及平台危险区域的防火软管总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于海洋钻井平台消防系统以及平台危险区域的防火软管总成，包括软管和与软管相连接的接头，软管从内至外依次包括内胶片层、第一层中胶层、第一层钢丝帘线、第二层中胶层、第二层钢丝帘线、第三层中胶层、第三层钢丝帘线、第四层中胶层、第四层钢丝帘线、第五层中胶层、铜导线层、弹簧钢丝层、第六层中胶层、玻璃纤维胶布层和外胶片层，接头包括内芯套和缩压外套，软管伸入至缩压外套与内芯之间的槽道内，通过外力挤压缩压外形成防拔脱密封结构。本实用新型的目的是提供一种不仅耐火性强，同时在管体重量、弯曲性能、承压强度方面也非常具有优势的软管。

Description

一种应用于海洋钻井平台消防系统以及平台危险区域的防火软管总成

技术领域

本实用新型涉及橡胶产品制备领域，具体涉及一种应用于海洋钻井平台消防系统以及平台危险区域的防火软管总成。

背景技术

在以往的海洋钻井平台设计中，由于受到软管产品结构设计和配方限制，预防钻井平台以及其他工作场合发生火灾后，软管遇火后可维持工作时间很短，操作人员抢救和逃离没有缓冲时间，因此实用新型设计一种能够在800℃火焰中正常工作至少30分钟的软管，为操作人员提供抢险和逃离提供出宝贵时间的防火软管成为研究的重要课题；但是如果只在防火方面做到高成效，就会在软管在海上或普通输油的其它性能方面造成干扰。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种不仅耐火性强，同时在管体重量、弯曲性能、承压强度方面也非常具有优势的软管；同时提供了一种制作上述软管的制作方法。

为了达到上述目的，本实用新型有如下技术方案：

本实用新型的一种应用于海洋钻井平台消防系统以及平台危险区域的防火软管总成，包括软管和与软管相连接的接头，所述软管从内至外依次包括内胶片层、第一层中胶层、第一层钢丝帘线、第二层中胶层、第二层钢丝帘线、第三层中胶层、铜导线层、玻璃纤维胶布层、外胶片层，所述接头包括内芯套和缩压外套，所述软管伸入至缩压外套与内芯之间的槽道内，通过外力挤压缩压外形成防拔脱密封结构。

进一步地，对于软管是6英寸以上的，软管从内至外依次包括内胶片层、第一层中胶层、第一层钢丝帘线、第二层中胶层、第二层钢丝帘线、第三层中胶层、第三层钢丝帘线、第四层中胶层、第四层钢丝帘线、第五层中胶层、铜导线层、弹簧钢丝层、玻璃纤维胶布层、外胶片层。

其中，第一层钢丝帘线，缠绕方向左旋，采用40％-70％缠绕密度；第二层钢丝帘线，缠绕方向右旋，采用40％-70％缠绕密度；第三层钢丝帘线，缠绕方向左旋，采用40％-70％缠绕密度；第四层丝帘线，缠绕方向右旋，采用40％-70％缠绕密度，钢丝帘线的缠绕角度一般为54°44′，或大变角搭配的平衡角度。

其中，铜导线层按第四钢丝帘线的缠绕螺距，铜导线层通体由2道铜线交叉缠绕，在距两端端部切割面60mm处外露铜导线线头至外胶片层外部，外露长度为300mm，预留的铜导线线头在扣压接头时与接头扣压连接，使两端接头导通。

其中，玻璃纤维胶布层45°斜裁布，将布层分层直包在管体上。

以下软管总成的制备方法，主要为6英寸的软管，包括6英寸以上的软管：

1)调制脱模剂，将脱模剂搅拌均匀至呈乳白色液体；2)擦拭用于缠绕冲桩软管的芯棒表面，在芯棒上涂一层调制完成的脱模剂；3)在芯棒的外表面上缠绕内层胶片，缠绕应平整无皱褶，缠绕无缝隙；4)在内层胶片外缠绕第一层中胶层，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；5)在第一层中胶层外缠绕第一层钢丝帘线，缠绕方向左旋，采用40％-70％缠绕密度，钢丝帘线的缠绕角度一般为54°44′，钢丝帘线缠绕应间隙均匀，紧密平整；6)在第一层钢丝帘线外缠绕第二层中胶层，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；7)在第二层中胶层外缠绕第二层钢丝帘线，缠绕方向右旋，采用40％-70％缠绕密度，钢丝帘线的缠绕角度一般为54°44′，钢丝帘线缠绕应间隙均匀，紧密平整；8)在第三层钢丝帘线外缠绕第三层中胶层，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；9)在第三层中胶层外缠绕第三层钢丝帘线，缠绕方向左旋，采用40％-70％缠绕密度，钢丝帘线的缠绕角度一般为54°44′，钢丝帘线缠绕应间隙均匀，紧密平整；10)在第三层钢丝帘线外缠绕第四层中胶层，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；11)在第四层中胶层外缠绕第四层钢丝帘线，缠绕方向右旋，采用40％-70％缠绕密度，钢丝帘线缠绕应间隙均匀，紧密平整；12)在第四层钢丝帘线外缠绕第五层中胶层，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；13)在第五层中胶层外部螺旋缠绕铜导线层，按第四层钢丝帘线的缠绕螺距通体交叉缠绕2道，在距两端端部切割面60mm处外露至外胶外部，外露长度为300mm，预留的铜导线线头在扣压接头时与接头扣压连接，使两端接头导通；14)在铜导线层外部螺旋缠绕弹簧钢丝层，弹簧钢丝缠绕到两端端头，钢丝间隙无需添胶；15)在弹簧钢丝层外部缠绕防火阻燃玻璃纤维胶布层，玻璃纤维胶布层45°斜裁布，将布层分层直包在管体上；16)在玻璃纤维胶布层外缠绕红色外层胶片，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；17)使用尼龙水布缠绕在外层胶片外侧，缠绕3层，水布接头间距应不小于1m；18)沿螺旋缠绕的弹簧钢丝层间隙，依照相同的缠绕螺距，沿螺旋钢丝层的沟槽使用尼龙绳子缠绕在水布外侧给软管加压，软管硫化后软管表面是波纹形状的，起到了减小软管弯曲半径的效果；19)在硫化罐中放入硫化台车，关闭硫化罐的排汽阀，打开硫化罐的进汽阀进行温罐，温罐条件为0.16MPa×10～20min；20)温罐结束后，开启硫化罐的排气阀排出蒸汽，罐内无激汽流时，打开罐盖拉出硫化车；21)将硫化台车软垫整理好，把缠好水布的软管排列在硫化车上捆牢，将硫化台车送入硫化罐，并关好罐盖；22)打开进汽阀，向罐内送入蒸汽，当温度达到150℃时，开始计算正硫化时间，不同内径规格的软管硫化时间相应调整；23)硫化结束后，开启排气阀排出蒸汽，罐内无激汽流时，打开罐盖，拉出硫化车并用冷水冷却缠有尼龙水布的胶管；24)将硫化后的软管固定在成型机上，将尼龙绳和尼龙水布导开，将软管连同芯棒存放在通风处；25)将芯棒从软管中取出；26)将处理好的软管摆平直线放置，对软管进行长度切割；27)软管使用扣压式接头，将软管端部切割整齐后，装配接头的内芯套和缩压外套，通过扣压设备对外部的缩压外套的挤压，对软管形成挤压压缩，起到接头防拔脱的作用和对内胶形成密封作用。

进一步地，内胶片层为丙烯腈含量达40％的丁腈橡胶，配合耐油耐天候老化和耐臭氧性能好的添加氯丁胶，和提高丁腈胶的物理机械性能炭黑和石油树脂组成的弹性体；以噻唑类促进剂和秋兰姆类促进剂为硫化促进剂体系，以防老剂6PPD、防老剂RD和龟裂防止剂为防老化体系，以二辛脂为软化增塑体系。

中胶层均以烟片胶、丁苯胶为弹性材料，加以间甲白体系(间甲白为间苯二酚、甲醛供体和及白炭黑)、新型树脂和少量钴盐成为的粘合体系，再以高耐磨炭黑为补强体系，使之粘合并充分填满骨架层之间的空隙内，形成了与钢丝帘线有良好粘合性的增进粘合剂和在动态作用下产热小的补强剂。

外胶层选用了耐臭氧、耐天候老化及难燃性能好的氯丁胶作为主体胶种，硫化体系采用金属氧化物和硫磺作为硫化体系，以次磺酰胺类促进剂为促进体系；在氯丁胶中使用氯化石蜡与三氧化二锑两种阻燃剂，两者具有较好的协同阻燃效果。氯化氢气体与三氧化二锑反映生成的初级反应物氯氧化锑在高温下将发生热解反应，随着分解温度的上升而分阶段在245︿565℃范围内连续多次生成三氯化锑。三氯化锑能减慢氯化氢离开燃烧区域的速度，并且三氯化锑会在橡胶的表面形成覆盖层而隔氧，因此有效地阻止了燃烧；为了更进一步提高橡胶的难燃性能，同时添加了硼酸锌等多种阻燃剂作为辅助材料；白炭黑和生热低的半补强材料，赋予了胶料良好的拉伸强度、抗撕裂强度和伸长率。胶管外层胶片颜色红色醒目。

本实用新型的优点在于：本实用新型的软管满足美国船级社ABS规范防火要求和ISO15540、ISO15541标准的防火要求，满足800℃×30分钟的防火标准；预防钻井平台以及其他工作场合发生火灾后，软管在火焰中正常工作30分钟以上，给操作人员提供了相对充足的抢险和缓冲时间；本实用新型的产品除了在耐火性强，在软管整体结构设计上也做了大量的研究工作，针对于软管各层具体的结构设计和各层选用的材料，即从力学角度和胶体的化学性能方面做了充分结合，生产出的管体轻便、弯曲性能好、承压强度高、变形小、抗拉强度高、操作简单、使用方便、性能稳定。

附图说明

图1是本实用新型管体内径≥6英寸的结构层示意图；

图2为本实用新型管体内径4至6英寸的结构层示意图；

图3为本实用新型管体内径<4英寸的结构层示意图；

图4为接头结构示意图；

图5为软管端部切割处理后的结构示意图；

图6为扣压前接头与软管组装示意图；

图7为扣压后的接头与软管组装示意图；

图8为本实用新型的方法的流程示意图。

图中：1－内层胶片2－第一层中胶层3－第一层钢丝帘线4－第二层中胶层5－第二层钢丝帘线6－第三层中胶层7－第三层钢丝帘线8－第四层中胶层9－第四层钢丝帘线10－第五层中胶层和铜导线层11－玻璃纤维胶布层12－外胶片层13－弹簧钢丝层14－内芯套15－缩压外套16－软管

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例详细描述本实用新型：

实施例1

本实施例是针对于管体内径≥6英寸的软管结构。

如图1和图4所示，软管从内至外依次包括内胶片层、第一层中胶层、第一层钢丝帘线、第二层中胶层、第二层钢丝帘线、第三层中胶层、第三层钢丝帘线、第四层中胶层、第四层钢丝帘线、第五层中胶层、铜导线层、弹簧钢丝层、玻璃纤维胶布层、外胶片层。接头包括内芯套和缩压外套，软管伸入至缩压外套与内芯之间的槽道内，通过外力挤压缩压外形成防拔脱密封结构。

如图8所示，制作以上产品的步骤如下：首先调制脱模剂，将脱模剂搅拌均匀至呈乳白色液体；擦拭用于缠绕冲桩软管的芯棒表面，在芯棒上涂一层调制完成的脱模剂；在芯棒的外表面上缠绕内层胶片，缠绕应平整无皱褶，缠绕无缝隙；在内层胶片外缠绕第一层中胶层，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；5)在第一层中胶层外缠绕第一层钢丝帘线，缠绕方向左旋，采用40％-70％缠绕密度，钢丝帘线的缠绕角度为54°44′，钢丝帘线缠绕应间隙均匀，紧密平整；在第一层钢丝帘线外缠绕第二层中胶层，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；在第二层中胶层外缠绕第二层钢丝帘线，缠绕方向右旋，采用40％-70％缠绕密度，钢丝帘线的缠绕角度为54°44′，钢丝帘线缠绕应间隙均匀，紧密平整；在第三层钢丝帘线外缠绕第三层中胶层，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；在第三层中胶层外缠绕第三层钢丝帘线，缠绕方向左旋，采用40％-70％缠绕密度，钢丝帘线的缠绕角度为54°44′，钢丝帘线缠绕应间隙均匀，紧密平整；在第三层钢丝帘线外缠绕第四层中胶层，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；在第四层中胶层外缠绕第四层钢丝帘线，缠绕方向右旋，采用40％-70％缠绕密度，钢丝帘线的缠绕角度为54°44′，钢丝帘线缠绕应间隙均匀，紧密平整；在第四层钢丝帘线外缠绕第五层中胶层，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；在第五层中胶层外部螺旋缠绕铜导线层，按第四层钢丝帘线的缠绕螺距通体交叉缠绕2道，在距两端端部切割面60mm处外露至外胶外部，外露长度为300mm，预留的铜导线线头在扣压接头时与接头扣压连接，使两端接头导通；在铜导线层外部螺旋缠绕弹簧钢丝层，弹簧钢丝缠绕到两端端头，钢丝间隙无需添胶；在弹簧钢丝层外部缠绕防火阻燃玻璃纤维胶布层，玻璃纤维胶布层45°斜裁布，将布层分层直包在管体上；在玻璃纤维胶布层外缠绕红色外层胶片，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；使用尼龙水布缠绕在外层胶片外侧，缠绕3层，水布接头间距应不小于1m；沿螺旋缠绕的弹簧钢丝层间隙，依照相同的缠绕螺距，沿螺旋钢丝层的沟槽使用尼龙绳子缠绕在水布外侧给软管加压；在硫化罐中放入硫化台车，关闭硫化罐的排汽阀，打开硫化罐的进汽阀进行温罐，温罐条件为0.16MPa×10～20min；温罐结束后，开启硫化罐的排气阀排出蒸汽，罐内无激汽流时，打开罐盖拉出硫化车；将硫化台车软垫整理好，把缠好水布的软管排列在硫化车上捆牢，将硫化台车送入硫化罐，并关好罐盖；打开进汽阀，向罐内送入蒸汽，当温度达到150℃时，开始计算正硫化时间，硫化时间依软管内径不同而相应调整；硫化结束后，开启排气阀排出蒸汽，罐内无激汽流时，打开罐盖，拉出硫化车并用冷水冷却缠有尼龙水布的胶管；将硫化后的软管固定在成型机上，将尼龙绳和尼龙水布导开，将软管连同芯棒存放在通风处；将芯棒从软管中取出。

软管切割及其与接头的组装见图5－7，将处理好的软管摆平直线放置，对软管进行长度切割；软管使用扣压式接头，将软管端部切割整齐后，装配接头的内芯套和缩压外套，通过扣压设备对外部的缩压外套的挤压，对软管形成挤压压缩，起到接头防拔脱的作用和对内胶形成密封作用。

使用本实施例方法制得的型号为NHG20的软管，尺寸6"，内径为152mm，外径为193mm。

实施例2

本实施例是针对于管体内径在4－6英寸的软管结构。

如图2所示，软管从内至外依次包括内胶片层、第一层中胶层、第一层钢丝帘线、第二层中胶层、第二层钢丝帘线、第三层中胶层、第三层钢丝帘线、第四层中胶层、第四层钢丝帘线、第五层中胶层、铜导线层、玻璃纤维胶布层、外胶片层。接头包括内芯套和缩压外套，软管伸入至缩压外套与内芯之间的槽道内，通过外力挤压缩压外形成防拔脱密封结构。

制作方法除了对应于弹簧钢丝层没有相应的步骤外，其它同实施例1的方法，此处不再敖述。

软管在生产过程中，包缠外层胶片后，直接包缠水布给管体加压。

使用本实施例方法制得的型号为NHG20的软管，尺寸5"，内径为127mm，外径为160mm。

实施例3

本实施例是针对于管体长度小于2英寸的软管结构。

如图3所示，软管从内至外依次包括内胶片层、第一层中胶层、第一层钢丝帘线、第二层中胶层、第二层钢丝帘线、第三层中胶层、铜导线层、玻璃纤维胶布层、外胶片层，接头包括内芯套和缩压外套，软管伸入至缩压外套与内芯之间的槽道内，通过外力挤压缩压外形成防拔脱密封结构。

本实施例结构中的钢丝帘线层只有两层，且没有弹簧钢丝层的设置，对应于制备方法中也没有相应结构的缠绕设置。

使用本实施例方法制得的型号为NHG20的软管，尺寸2"，内径为51mm，外径为80mm。

性能测试

测试指标及测试条件：

1)长度变化率：将软管放直后注满自来水，排除空气后连接到试压工装。开启压力泵，将压力升到试验压力(1.5倍的工作压力),保持试验压力至少5分钟，验收标准:软管不应有滴漏、渗漏、鼓胀或局部脱层现象,在工作压力下软管长度变化率不大于±2％。

2)爆破压力与工作压力比值：试验管长度最短1米，将软管放直后注满自来水，排除空气后连接到试压工装，开启压力泵，以均匀的升压速度在不低于60秒，不高于240秒的时间内将压力升到爆破压力，如果达到爆破压力后软管未出现爆破，继续升高压力，至软管爆破，验收标准:爆破压力不小于5倍的工作压力。

3)阻燃性能：燃烧试验使用丙烷气体，在软管下方15mm处的火焰温度能够达到800±50℃，接头位置也需要暴露在火焰中，施加火焰时软管内部的水是循环流动的，软管入口水温80±2℃，软管出口水温应不超过85℃，施加火焰时的循环热水的压力5±0.2bar，测试完毕后，冷却软管到室温。将软管加压至20bar的试验压力，保压2分钟，查看软管是否有泄漏现象。

4)软管的内胶和外胶有体积变化率：从内胶层和外胶层各取3个试样，并将试样制作成矩形：50mm长*25mm宽*2mm厚。根据长×宽×厚分别计算出出内胶层和外胶层的平均初始体积。将试片置于ASTMIRM902标准油后，放在不低于100℃的加热箱内连续浸泡时间为70小时。然后分别测量出浸泡后的内胶层和外胶层各3个试样平均体积，计算体积变化率。

5)弯曲性能：在-25℃的环境温度下，将胶管放置24小时，在8-10秒的时间内将胶管弯曲在半径为最小弯曲半径2倍(1900mm)的芯棒上，并使软管末端的角度小于90度。观察胶管内外层是否出现龟裂或破裂，将胶管温度恢复到室温(大约20℃)。启动压力泵，将压力升到工作压力的1.5倍，胶管外覆盖层不能出现龟裂或渗漏。

试验对象：实施例1、实施例2、实施例3软管，及对照组(内径为6寸防火软管，从内至外依次包括内层胶片、骨架钢丝层、岩棉层或石棉层、外层胶片。)

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种应用于海洋钻井平台消防系统以及平台危险区域的防火软管总成，包括软管和与软管相连接的接头，其特征在于，所述软管从内至外依次包括内胶片层、第一层中胶层、第一层钢丝帘线、第二层中胶层、第二层钢丝帘线、第三层中胶层、铜导线层、玻璃纤维胶布层和外胶片层。

2.如权利要求1所述的一种应用于海洋钻井平台消防系统以及平台危险区域的防火软管总成，其特征在于，所述接头包括内芯套和缩压外套，所述软管伸入至缩压外套与内芯之间的槽道内，通过外力挤压缩压外形成防拔脱密封结构。

3.如权利要求1所述的一种应用于海洋钻井平台消防系统以及平台危险区域的防火软管总成，其特征在于，所述软管从内至外依次包括内胶片层、第一层中胶层、第一层钢丝帘线、第二层中胶层、第二层钢丝帘线、第三层中胶层、第三层钢丝帘线、第四层中胶层、第四层钢丝帘线、第五层中胶层、铜导线层、弹簧钢丝层、第六层中胶层、玻璃纤维胶布层和外胶片层。

4.如权利要求3所述的一种应用于海洋钻井平台消防系统以及平台危险区域的防火软管总成，其特征在于，所述第一层钢丝帘线，缠绕方向左旋，采用40％-70％缠绕密度。

5.如权利要求4所述的一种应用于海洋钻井平台消防系统以及平台危险区域的防火软管总成，其特征在于，所述第二层钢丝帘线，缠绕方向右旋，采用40％-70％缠绕密度。

6.如权利要求4所述的一种应用于海洋钻井平台消防系统以及平台危险区域的防火软管总成，其特征在于，所述第三层钢丝帘线，缠绕方向左旋，采用40％-70％缠绕密度。

7.如权利要求4所述的一种应用于海洋钻井平台消防系统以及平台危险区域的防火软管总成，其特征在于，所述第四层丝帘线，缠绕方向右旋，采用40％-70％缠绕密度。

8.如权利要求3所述的一种应用于海洋钻井平台消防系统以及平台危险区域的防火软管总成，其特征在于，铜导线层按第四钢丝帘线的缠绕螺距，铜导线层通体由2道铜线交叉缠绕，在距两端端部切割面60mm处外露铜导线线头至外胶片层外部，外露长度为300mm，预留的铜导线线头在扣压接头时与接头扣压连接，使两端接头导通。

9.如权利要求1所述的一种应用于海洋钻井平台消防系统以及平台危险区域的防火软管总成，其特征在于，所述玻璃纤维胶布层45°斜裁布，将布层分层直包在管体上。